Размер охватываемой территории.
Сетевые технологии и системное администрирование
Компьютерныесети.Сетевые технологии
Основные понятия теории
Компьютерная сеть(КС,ComputerNetwork) (вычислительная сеть, информационно-вычислительная сеть - ВС,.ИВС) – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих аппаратных компонентов (компьютеров, соединенных линиями связи), работающих под управлением специального программного обеспечения.
Линия связи - совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.
Канал связи - система технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами
Основное назначение КС — обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем организации удобного и надежного совместного доступа к ее аппаратным и программным ресурсам, а также централизованное администрирование и обслуживание всех ресурсов.
|
|
|
Основные задачи, решаемые КС:
1) распределенноехранение данных;
2) совместная обработка данных;
3) организация доступа пользователей к различным информационным ресурсам (например, документам, программам, базам данных и т.д.);
4) передача данных и результатов обработки данных между пользователями.
1. Компьютеры составляют аппаратную основу (аппаратный слой) ВС. Поскольку они являются источниками и потребителями информации в сети, то их также называют ее узлами. Наряду с компьютерами пользователей в сети могут использоваться специализированные компьютеры, предназначенные для выполнения сетевых функций, которые называют серверами. Для подключения обычного компьютера к сети у него должна быть установлена специальная плата - сетевой адаптер и соответствующий ей драйвер (программа) для работы с ней. В современных материнских платах сетевые адаптеры часто выполняют встроенными..
2. Коммуникационное оборудование - дополнительные аппаратные устройства, необходимые для работы сети. Это кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и др. устройства т системы.
3. Сетевые возможности операционных систем, управляющие работой компьютеров и коммуникационного оборудования сети, во многом определяют эффективность работы всей сети.
|
|
|
4. Сетевые приложения представляют собой распределенные программы, состоящие из нескольких взаимодействующих частей, установленных на разных компьютерах сети и решающих одну задачу.
Это сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Основными частями обычно являются следующие.
Программа сервер – специальная программа, предназначенная для обслуживания запросов на доступ к ресурсам данного компьютера от других компьютеров сети. Модуль сервера постоянно находится в режиме ожидания запросов, поступающих по сети.
Программа - клиент - специальная программа, предназначенная для составления и посылки запросов на доступ к удаленным ресурсам, а также получения и отображения информации на компьютере пользователя.
Сетевой службой называют пару модулей «клиент - сервер», обеспечивающих совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов. Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей - файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п.. (Примеры сетевых служб – WWW, FTP, UseNet).
|
|
|
Термины «клиент» и «сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет - клиентом. Один и тот же компьютер в зависимости от решаемой задачи может одновременно играть роли и сервера, и клиента.
Передача информации производится специальными информационными массивами, которые называют пакетами. Каждый пакет помимо самой передаваемой информации («полезной нагрузки») содержит заголовок, в котором содержатся адреса передающего и принимающего устройств и другая вспомогательная информация. Такая структура пакета позволяет ему достигать адресата в сети.
Классификация КС
Классификацию КС обычно строят по следующим основным признакам:
1) размеру охватываемой территории,
2) принципу передачи сигнала.
3) топологии.
Размер охватываемой территории.
В зависимости от территории, охватываемой ВС, их подразделяются на следующие основные типы:
1) локальные (ЛВСили LAN — Local Area Network);
|
|
|
2) региональные (РВСили MAN — Metropolitan Area Network);
3) глобальные (ГВСили WAN — Wide Area Network).
Локальные сети -(LocalAreaNetwork, LAN) - сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.
Региональные городские сети (MetropolitanAreaNetwork, MAN) связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны (как правило, в радиусе до 100 км).
Глобальные сети (WideAreaNetwork, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных. Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи.
Как разновидности данных основных типов также рассматривают следующие.
Сети отделовиспользуются небольшой группой сотрудников в основном с целью разделения дорогостоящих периферийных устройств, приложений и данных; имеют один-два файловых сервера и не более тридцати пользователей; обычно не разделяются на подсети; создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии; могут работать на базе одноранговых сетевых ОС.
Сети кампусовобъединяют сети отделов в пределах отдельного здания или одной территории площадью в несколько квадратных километров, при этом глобальные соединения не используются. На уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции и управления неоднородным аппаратным и программным обеспечением.
Корпоративные сети объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Для корпоративной сети характерны:
-масштабность - тысячи пользовательских компьютеров, сотни серверов, огромные объемы хранимых и передаваемых по линиям связи данных, множество разнообразных приложений;
- высокая степень гетерогенности - типы компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений различны;
- использование глобальных связей - сети филиалов соединяются с помощью телекоммуникационных средств, в том числе телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи.
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети — объединяться в составе глобальной сети, и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Именно такая структура принята в сети Интернет.
Интернет. Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин "гиперсеть"), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.
2. Принцип передачи сигнала.По данному принципу организации передачи данных сети можно разделить на две группы:
1) последовательные;
2)широковещательные.
В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно от одного узла к другому и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все глобальные, региональные и многие локальные сети относятся к этому типу.
В широковещательных сетях в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию. К такому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая один общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство.
Классификация КС по их топологии рассмотрена отдельно.
Топология КС
Топологиейназывают конфигурацию физических связей между узлами сети. От нее во многом зависят характеристики сети. В частности, выбор той или иной топологии влияет:
- на состав необходимого сетевого оборудования;
- возможности сетевого оборудования;
- возможности расширения сети;
- способ управления сетью.
Под термином «топология КС» может подразумеваться не только физическая топология (конфигурация физических связей), но и логическая топология – маршруты передачи сигналов между узлами сети.
Физическая топология– способ физического соединения компьютеров с помощью среды передачи, например, участками кабеля.
Логическая топология определяет маршруты передачи данных в сети.
Во многих случаях, физическая топология однозначно определяет логическую топологию. Однако существуют такие конфигурации, в которых логическая топология отличается от физической. Например, сеть с физической топологией «звезда» может иметь логическую топологию «шина» – все зависит от того, каким образом устроен сетевой концентратор.
"Точка-точка" ("point-to-point").Простейшая сеть, которая состоит всего из двух компьютеров, которые напрямую они соединяются линией связи.(рис.1.1).
| |||
|
Для обеспечения связи более чем двух компьютеров может использоваться последовательность соединений типа "точка-точка". Однако такой подход требует установки на большую часть компьютеров нескольких устройств передачи данных.
При увеличении числа компьютеров в сети число вариантов топологически различных конфигураций для сети, связывающей их, быстро растет. Множество возможных конфигураций КС объединяются в две основные группы:
1) полносвязные (FullyConnectedTopology) и
2) неполносвязные (Incompletely ConnectedTopology) (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Типы конфигураций КС
Полносвязная топологиясоответствует сети, в которой каждыйкомпьютер непосредственно связан с каждым. Это логически самый простой вариант, но самый громоздкий и неэффективный. Во-первых, каждыйкомпьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров. Во-вторых, для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная физическаялиния связи, а в некоторых случаях даже две, если невозможно использование этой линии для двусторонней передачи.
Поэтому полносвязныетопологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи. Чаще этот вид топологии используется в комплексах, где очень жесткие требования к безопасности и надежности, или в сетях, объединяющих небольшое количество выделенных компьютеров.
Ячеистая топология(MeshNetwork) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей, обладающих малой функциональностью.В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистаятопология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных корпоративных сетей. Все другие варианты соединений, основанные на неполносвязных топологиях (рис.1.2), предусматривают промежуточнуюпередачу данных через другие узлы сети.
Рис.1.2. Варианты соединений, основанные на неполносвязных топологиях
Топология "звезда" (радиальная).В сети с топологией "звезда" основу сети составляет специальный компьютер центральный узел - сервер, к которому подсоединяются все рабочие станции - каждая по своей отдельной линии связи. На практике чаще всего используются широковещательные радиальные сети с пассивным центром. В них вместо центрального сервера используется коммутирующее устройство, обычно сетевой концентраторили "хаб" (hub) - специальное устройство, которое выполняет функции распределения данных.
Прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому, имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы. Однако функциональность сети зависит от сервера или состояния сетевого концентратора. Последовательные радиальные сети используются в офисах с явно выраженным централизованным управлением.
Топология «кольцо». Для топологии кольцо характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные.. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. С целью упрощения приемо-передающей аппаратуры сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Эта топология подразумевает следующий механизм передачи: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения. К преимуществам можно отнести: устойчивость сети к перегрузкам (нет коллизий, отсутствует центральный узел) и возможность охвата большой территории. Кроме того, количество пользователей не оказывает большого влияния на производительность сети. Ввиду своей гибкости и надежности работы сети с кольцевой топологией получили также широкое распространение на практике (например, сеть TokenRing).
Иерархическая топология. В данной топологии каждый узел более высокого уровня связан с узлами более низкого уровня звездообразной связью, образуя комбинацию звезд. Поэтому такую топологию также называют иерархической звездой.В теории графов такие структуры называют деревом.
Первый узел дерева называют корнем, следующие узлы высокого уровня — родительскими, а узлы более низкого уровня — дочерними. Каждый дочерний узел, который имеет связь с более низкими узлами, является для этих узлов родительским.
По количеству дочерних узлов деревья делятся на двоичные (бинарные) и N-арные деревья. Топология двоичного дерева подразумевает, аналогично двоичному дереву, что у каждого родительского узла может быть не более двух дочерних. Топология N-арного дерева подразумевает, аналогично N-арному дереву, что у каждого родительского узла может быть более двух дочерних.
Деревья могут быть как активными, так и пассивными. В активных деревьях в качестве узлов используют компьютеры, в пассивных — коммутаторы.
Таким образом эта топология объединяет в себе свойства двух других топологий: шина и звезда.
К достоинствам данной топологии можно отнести то, что сеть с данной топологией легко увеличить и легко её контролировать(поиск обрывов и неисправностей). Недостатками является то, что при выходе из строя родительского узла, выйдут из строя и все его дочерние узлы (выход из строя корня — выход из строя всей сети), и также ограничена пропускная способность (доступ к сети может быть затруднён). Последний недостаток, связанный с пропускной способностью, устраняется топологией «толстого» дерева.
Топология шина. Эта топология использует один передающий канал (моноканал) на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной". . Все сетевые компьютеры через интерфейсные платы присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины устанавливаются специальные заглушки - "терминаторы" (terminator). Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения по шине. В каждый момент времени вести передачу может только один компьютер. Данные от него распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано.
Шинная топология — одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если какой- либо компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе сети.
Шинную топологию применяет широко известная сеть Ethernet и организованная на ее базе NetWareNovell.
Гибридная топология. Гибридные топологии комбинируют топологии звезда, шина, кольцо. Это наиболее часто реально используемая топология. Примером является сеть TokenRing, которая в общем случае имеет комбинированную звездно-кольцевую конфигурацию. Гибридные топологии наиболее распространенные в современных системах передачи данных.
Программно-аппаратные устройства распределенной обработки данных являются составной частью информационной инфраструктуры высокотехнологичных компаний. На сегодняшний день на российском рынке представлены многочисленные продукты зарубежных и российских производителей для реализации соответствующих функций в распределенных корпоративных системах.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 901; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!